Streszczenie rozprawy doktorskiej mgr inż. Ilony Trawczyńskiej pt

Streszczenie rozprawy doktorskiej
mgr inż. Ilony Trawczyńskiej
pt.: „Badanie i modelowanie procesu permeabilizacji komórek
drożdży piekarskich wybranymi alkoholami”
Głównym celem niniejszej dysertacji było przeprowadzenie badań i opracowanie
modeli matematycznych dla permeabilizacji komórek drożdży piekarskich etanolem,
1–propanolem
i
2–propanolem.
Proces
permeabilizacji
polega
na
zwiększaniu
przepuszczalności ściany i błon komórkowych mikroorganizmów. Stosuje się go przede
wszystkim w celu ułatwiania dyfuzji reagentów przy jednoczesnym zachowaniu właściwości
komórki m.in. aktywności enzymatycznej i struktury. Mimo wielu publikacji dotyczących
badań nad permeabilizacją, dokładny przebieg procesu nie został jeszcze w pełni
zdefiniowany. Na ogół zakłada się, że czynnik permeabilizujący poprzez usuwanie
składników tłuszczowych wywołuje zaburzenie struktury membran komórkowych i tym
samym zwiększa ich przepuszczalność.
W
prezentowanej
przepuszczalności
rozprawie
membran
doktorskiej
komórkowych
skuteczność
oceniano
poprzez
procesu
pomiar
zwiększania
aktywności
wewnątrzkomórkowej katalazy. Analizie poddano wpływ zmiany stężenia użytego alkoholu,
temperatury i czasu trwania procesu na aktywność enzymu.
Ze względu za złożoność procesu, badania i modelowanie permeabilizacji prowadzono
w myśl zasad metody powierzchni odpowiedzi (RSM). Na podstawie wyników
eksperymentów przeprowadzonych w punktach planów czynnikowych i kompozycyjnych
sporządzono modele matematyczne pierwszo– i drugorzędowe. Szeroka ocena statystyczna
pozwoliła wyznaczyć stopnie ich dopasowania do danych eksperymentalnych. Na podstawie
modeli matematycznych określono optymalne warunki dla permeabilizacji komórek drożdży
alkoholami.
Najbardziej skutecznym alkoholem w permeabilizacji okazał się 2–propanol. Komórki
traktowane roztworem alkoholu wykazują 60 – krotnie większą szybkość procesu dyfuzji
reagentów rozkładu nadtlenku wodoru, w porównaniu do komórek niepermeabilizowanych.
Najwyższa aktywność katalazy wynosi Aopt = 6310 U∙g-1 i nieznacznie różni się
od wyznaczonej całkowitej aktywności enzymu w komórkach drożdży. Świadczy
to
o
możliwości
swobodnego
dostępu
nadtlenku
wodoru
do
enzymu.
Proces
z wykorzystaniem pozostałych dwóch alkoholi pozwala osiągnąć również dobre rezultaty.
Użycie etanolu w warunkach optymalnych prowadzi do zwiększenia aktywności katalazy
47 – krotnie, a 1–propanolu 40 – krotnie.
W pracy przeanalizowano możliwości: prowadzenia permeabilizacji w temperaturze
otoczenia, zmniejszenia ilości czynnika permeabilizującego jak również skrócenia czasu
trwania procesu. Założenie przebiegu procesu permeabilizacji etanolem i 2–propanolem
w
temperaturze
otoczenia
umożliwia
otrzymanie
komórek
drożdży
piekarskich
o aktywnościach odpowiednio o 32% i 19% mniejszych od aktywności optymalnych Aopt.
W pracy udowodniono również, że procesy permeabilizacji z użyciem roztworów
1–propanolu i 2–propanolu w porównaniu do etanolu są bardziej tolerancyjne na zmniejszenie
ilości czynnika permeabilizującego. Najmniej czuły na skracanie czasu jest proces
permeabilizacji komórek drożdży z użyciem 2–propanolu.
Biokatalizatory w formie permeabilizowanych komórek drożdży piekarskich
dodatkowo zyskują na atrakcyjności dzięki swej dużej stabilności enzymatycznej podczas
przechowywania. W pracy wykazano, że komórki permeabilizowane etanolem, 1–propanolem
i 2–propanolem zachowały odpowiednio 85%, 90% i 78% wyjściowej aktywności katalazy
po siedmiodniowym przechowywaniu.